辐射温度计检定过程中需要把握的几个问题

辐射温度计检定过程中需要把握的几个问题

魁可心

（沈阳飞机工业（集团）有限公司辽宁沈阳110034）

摘要：辐射温度计近些年来使用得越来越多，使得许多省市计量机构都建立了检定该测温仪的标准。由于影响辐射温度计的准确性的因素比较多，文章对在检定辐射温度计过程中应该注意的问题进行了论述，并给出一些计算方法。由于环境中存在的中间介质吸收辐射能，使感温器接收的辐射能减少了，导致辐射温度计的示值偏低，引起误差。通常空气对辐射能的吸收是很小的，随着空气中的水蒸气及二氧化碳含量的增加，辐射温度计的示值误差也会增大，因此辐射温度计在检定过程中的瞄准方法和检定距离对检定结果的影响尤为重要。

关键词：辐射温度计；检定过程；要求；方法

引言

当前辐射温度计越来越广泛的应用于各行各业中，其测量结果的准确度对于相关工作能否顺利开展具有重要影响，因此对于辐射温度计的检定工作显得尤为重要。在辐射温度计的检定过程中要认真把握一些问题，以保证检定结果准确可靠。

1瞄准方法

首先将辐射温度计安装在辐射源前方中心轴线的延长线上，然后再进行瞄准。

1.1轴向瞄准

（1）先按照说明书规定的方法进行备检温度计的瞄准；（2）如果说明书中没有明确规定检定距离的具体含义，那么就默认为瞄准空腔底部；（3）当辐射源无法在瞄准空腔底部的条件下满足检定距离的要求时，在可获得有效检定结果的前提下，允许适当调整瞄准距离；（4）当检定距离接近或小于空腔黑体辐射源的腔口到腔底距离时，在保证被检温度计瞄准黑体辐射源的有效亮度等温区的前提下，允许将被检温度计的瞄准面从腔底向腔口方向移动；（5）对于不超过2μm的短波段辐射温度计和比色温度计，在保证被检温度计瞄准黑体辐射的有效亮度等温区的前提下，允许将被检温度计的瞄准面从腔底向腔口方向移动。

1.2中心瞄准

可利用辐射温度计的辅助瞄准（激光或发光二极管）光束确定瞄准位置，需要注意的是，某些温度计的辅助瞄准光束点不一定是在测量光路的中心点，对此可用以下方法进一步验证：可利用被检温度计观测辐射源温度场，分别根据水平与垂直温差的对称性确定对辐射源中心点的瞄准方向。

2检定距离的确定

辐射温度计是通过测定辐射能求得被测对象温度的，如果被测对象太小或太远，则被测物体的像不能完全覆盖受热片，使测得的温度低于被测物体的真实温度。为了准确测出物体的温度，必须保证被测物体的像盖满整个受热片，并使目标大小及距离符合距离系数的要求。根据感温器与被测物体间距离的不同，对被测对象的大小应有一定限制，就是说目标的大小与感温器间的距离受距离系数的约束。检定距离是指在检定中被检温度计清晰成像时的测量距离。对于可调焦被检温度计来讲，它的检定距离应在其允许的测量距离范围内选取，一般可选1m；如果说明书中给出检定或校准距离，应当直接采用说明书的规定值。对于不可调焦被检温度计来讲，它的检定距离应按照说明书的要求选取，说明书中给出辐射温度计检定或校准距离或设计最佳距离时，直接采用该规定值为检定距离；如果说明书中未给出明确信息，根据说明书给出的D-S图表，按下述方法确定检定距离：（1）当该测量距离为一个范围时，取最大值；（2）D-S图表中D与S的比值最大时所对应的测量距离。根据本方法确定的检定距离，在瞄准辐射源操作有困难时，在可获得有效检定结果的前提下，允许适当调整瞄准位置。

3计量性能检定前的准备

（1）根据说明书信息确定被检温度计的检定距离；（2）根据说明书信息确认对辐射源直径的要求。说明书未直接给出此信息时，查出与检定距离相对应的视场直径，选用的黑体辐射源或面辐射源的直径一般应分别不小于被检温度计视场直径的1.4倍或1.7倍；（3）根据检定点和被检温度计的技术指标选择计量标准；（4）将被检温度计放置于检定环境中，通常不少于4h，初始温度与检定环境有较大差异的，应适当延长放置时间；（5）被检温度计及其他所需仪器应按照规定的预热时间要求通电预热；（6）将参考辐射温度计（如果使用）和被检辐射温度计的发射率设定值设为1。

4数据分析

在实际工作中，实验室的环境温度并非是理想的恒定温度，环境温度总是在一定范围内波动。同时，受实验室空间条件以及实验室内热源设备分布等因素的影响，整个实验室的环境温度并不均匀。我们在校准原始记录中使用的环境温度并不一定能代表辐射温度计校准时所处的环境温度，这就给校准结果带来一定的影响。例如：实验室的环境温度为（20±2）℃，在20～1000℃的范围内对辐射温度计（8～14μm，ε=0.95）校准示值进行修正，以20℃作为环境温度进行计算，由于环境温度偏离20℃而引起的偏差最大可达0.11℃。如果实际环境温度偏离20℃更大，那么计算结果将会有更大的偏差。在实际工作中对环境温度的控制可根据被检辐射温度计的最大允差要求并结合不确定度分析，在满足不确定度要求的前提下可以适当放宽对环境温度的要求。对于固定发射率0.95的辐射温度计，如果其最大允许误差为±1%或±1℃，校准结果的不确定度要求控制在0.3%以内或0.3℃即可。当校准温度为300℃时，由环境温度15～25℃引入的标准不确定度分量为u=0.08/3℃槡，已经小于控制目标的1/10，可以忽略不计。当校准温度更高时，由环境温度引入的不确定度更小。这时对环境温度不必做过分苛刻的要求。当校准温度为100℃时，由环境温度引入的标准不确定度分量为0.09℃，已经接近控制目标的1/3，不能忽略不计。在负温段，当温度分别为0℃、－30℃和－60℃时，由环境温度15～25℃引入的标准不确定度分量分别为0.18℃、0.28℃和0.54℃，对校准结果的影响随着校准温度的降低而增大，已经成为影响校准结果的主要因素。

5固有误差的检定

调整辐射源设定值，使稳定后的辐射源量值与检定点的偏差不超过被检温度计最大允许误差的两倍。如果被检温度计在辐射源照射初期示值有漂移现象，对于手持式被检温度计，每次读数前应先用遮光板遮挡辐射源不少于30s，并在移开遮光板，并启动测量后的若干秒（一般为响应时间的三倍）后读数；对于固定安装式被检温度计，应在示值相对稳定后读数，如果说明书有明确要求的，按使用说明进行操作。若辐射源稳定性足够好，则可依次检定多个被检温度计。其他检定点的测量按照上述步骤重复进行即可。

6重复性检定

辐射源在重复性检定点稳定后，使被检温度计瞄准辐射源，用遮光版在被检温度计前遮挡不少于30s后移开遮光板，记录数据。重复上述测量过程，共进行10次测量。对于手持式被检温度计，应在移开被检温度计前的遮光板并启动测量后的几秒后读数；对于固定安装式被检温度计，应在移开遮光板后示值相对稳定后读数。如果说明书有明确要求，按使用说明进行操作。

结束语

在进行辐射温度计检定的过程中，必须正确掌握辐射温度计的计量特性，以避免任何外界条件对检定数据造成影响，从而得到准确的辐射温度计检定数据，这样才能保证辐射温度计的正常使用，避免对温度测量工作造成不必要的影响。

参考文献：

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[3]谢鹏.检定辐射温度计过程中应该注意的问题[J].工业计量，2013，23（02）：17-18.